浅谈运营地铁车站保护的“抗”与“放”设计思想

摘 要:本文 研究 了邻近地铁车站基坑施工中,采用“抗”与“放”的设计思想对邻近运营地铁车站进行保护,并对比研究了这两种设计思想的成效,说明了按照“抗”与“放”的原则进行施工,新老车站变形状况差别很大。新老车站横向变形相互 影响 ,适当放宽新车站的横向变形,在一定程度上可以阻止老车站结构的横向变形的 发展 。但是,施工中挖土支撑参数如果“放”而无度,则会适得其反,不仅新建车站变形过大,另外老车站结构也将出现过大的反向变形。

关键词:深基坑 变形 地铁车站

1 工程概况

拟建场地地基土在基坑开挖深度影响范围内,主要以饱和淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土为主,但局部夹有薄层粉细砂及贝壳碎屑,第3层淤泥质粉质粘土中夹薄层砂质粉土。各土层的土性描述与特征详见表1。

2 “抗”与“放”的设计思路

紧贴运营地铁车站深基坑工程施工,是新老车站结构作为一个统一系统整体工作、相互影响的过程。其一,基坑开挖,在水平向支撑施加之前,新建车站挡墙和老车站结构侧向卸荷,在自身水平向荷载差的作用下两者均产生倾向坑内的变形。其二,支撑施加结束的后续施工中,新老车站结构变形通过横向支撑或者逆作法施工的楼板而互相影响。尤其当新车站挡墙外侧超载大于老车站结构外侧的超载水平时,整个结构系统在水平差异荷载情况下,新车站结构水平向位移通过横向联系构件对老车站结构向坑内的水平向倾斜产生抑制,老车站结构在局部地方甚至会发生背离基坑方向的位移,这在实际工程的老车站结构变形实测数据中得到体现,如图3所示。

由此,对紧贴运营车站进行深基坑施工的设计,其实是新老车站变形控制的一体化设计的过程。基坑施工时,对运营车站的保护设计,可以从“抗”与“放”的两个截然不同的角度进行考虑[1~3]。施工中可充分利用新老车站结构之间的变形协调,达到 经济 有效地保护运营车站的目的。

所谓“抗”的设计思路:是指尽量控制新老车站结构位移,即施工中采取各种可能手段和措施,尽量维持新老车站各自的受力平衡状态、保证新老车站结构变形很小甚至不动,那么施工对运营车站结构影响 自然 很小。比如,采取逆作法施工、加强地基加固量、设置分隔墙、挖土支撑严格遵循时空效应 规律 进行等。“抗”的设计是以严格的施工技术措施和一定的经济投入为前提。

所谓“放”的设计思路:是指有限度的允许新老车站的位移,即施工中充分利用新老车站结构变形的相互 影响 ,利用彼一方的变形作为另一方变形的抗力和约束。例如,在新建基坑侧向荷载大于老车站结构侧水平方向荷载情况下,在满足周围环境和结构本身变形要求时,可以通过调整加固、挖土、支撑等施工参数,适当放宽新建车站挡墙的变形,此变形通过横向支撑作用在老车站结构上,达到抑制老车站结构横向变形的目的。“放”的设计必须满足两个原则:第一,满足基坑变形和周围环境变形要求;第二,必须保证有足够的横向支撑刚度。“放”的设计,是一个与施工密切结合的动态设计过程。施工中,必须根据基坑实际变形情况和施工现状,合理调整施工参数。掌握好“放”的度,可以做到节省工程投资。

3 “抗”与“放”的设计方案

以M8线人民广场站基坑3~8轴施工为例, 分析 不同设计方案和施工参数下,新老车站变形状况。围护结构、支撑和楼板等设计参数见表2。 方案二(实际施工状态,即按“放”的原则设计):坑内地基加固参数、挖土支撑等施工参数采用实际施工时所发生的参数(见表

3)。老车站变形为实测数据。

4 “抗”与“放”的影响效果比较

为使方案一与方案二具有可比性,本文取新车站地墙和老车站地墙的两个典型剖面分别进行计算,并与实测数据进行比较。

“抗”与“放”的影响效果比较见图

4、图5所示。由图

4、图5可知,按照“抗”与“放”的原则进行施工,新老车站变形状况差别很大。同时得出如下结论:

(2)被动区地基加固的主要目的一般来说是为了增强围护结构水平向抵抗变形的能力,但从方案二变形结果可知,如果进行合理组织施工,则可以适当增大新建车站变形,使其抵制老车站结构横向变形。从此角度出发,地基加固设计可以进行优化。当然,坑内地基加固对坑底抗隆起也起到很大的作用。坑底土体隆起将引起结构产生相应的竖向位移。所以,地基加固的设计优化,还必须综合考虑加固参数对老车站结构横向和竖向变形的影响,进行比较分析。

5 结语

基坑施工中,新老车站变形相互影响。新老车站变形控制也是一个一体化控制、系统控制的过程。根据不同设计目标,可以采用“抗与放”的设计思路,达到保护运营车站的目的。两种设计思路出发点不同,投入的 经济 价值也不相同。按照“抗”与“放”的原则进行施工,适当放宽新车站的横向变形,在一定程度上可以阻止老车站结构的横向变形的发展。但是,施工中挖土支撑参数如果“放”而无度,则会适得其反,不仅新建车站变形过大,另外老车站结构也将出现过大的反向变形。另外,地基加固的设计优化,还必须综合考虑加固参数对老车站结构横向和竖向变形的影响,进行比较分析。

参考 文献

[1]刘建航、侯学渊,基坑工程手册, 中国 建筑 工业 出版社,1997

[2]陈新年,软土基坑内地基加固 研究 ,同济大学硕士学位论文,2000

[3]上海市地铁总公司、同济大学,基坑工程时空效应 理论 与实践,1997

[4]刘国彬、黄院雄,考虑时空效应的等效土体水平抗力系数的取值研究,土木工学报,2001.6